Измеритель динамических характери-СТиК Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для исследования динами ческих свойств широкого класса анало го-частотных преобразователей, напри мер частотных измерительных преобразователей. Известен измеритель времени переходного процесса, содержащий ключ, счетчик, устройство индикации, устройство регулируемой задержки, и формирователь мерных интервалов време иС13. Такой измеритель позволяет получать зависимость изменения частоты во времени, однако при измерении коротких переходных процессов, соизмеримых с несколькими десятками периодов исследуемой частоты, имеет не достаточную точность измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения переходных шроцессов в аналого-частотных преоб- .разователях, содержащее блок управле}ния, первый выход которого соединен со входом блока задания входного сигнала, выход блока задания входного сигнала соединен с первой входной клеммой устройства, первый и второй счетчики импульсов, первые входы которых подключены соответственно к второму и 1уэетьему выходам блока управления, первый выход первого счетчика импульЬов и выход второго счетчика импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, второй вход первого счетчика импульсов соединен с третьим входом блока управления, элемент задержки, блок индикации, элемент И, первый вход которого соединен со второй входной клеммой устройства, второй вход элемента И соединен через элемент задержки с выходом блока задания входного сигнала и со вторыми входами первого и второго счетчика импульсов, а выход элемента И соединен с четвертым входом блока управления, причем выход второго счет чика импульсов соединен со входом блока индикации С 2J. Известное устройство позволяет определять форму переходного процесса установления частоты с высокой точностью, однако обладает малым быстродействием при измерении времени переходного процесса соизмеримого с несколькими десятками периодов исследуемой частоты. Процесс измерения про исходит циклически за несколько повто ряющихся циклов, следовательно, время проведения одного измерения определяется числом циклов измерения. Время одного цикла складывается из времени переходного процесса, времени обратного переходного процесса и аппа ратурного времени готовности устройст на к измерению. Например, для определения времени переходных процессов в инерционных источниках исследуемой частоты, время установления которой соизмеримо с одной секундой (кварцевые резонаторы, струнные датчики), время измерения достигает одной минуты и более. Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные коммутатор, сумматор и дифференциатор, причем.выход делителя частоты подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого подсоединен к первому выходу синхронизатора, а выход дифференциатора - к второму входу регистратора. На чертеже показана функциональная схема устройства. Измеритель содержит формирователь 1 импульсов, делитель 2 частоты, синхронизатор 3, коммутатор 4, сумматор 5, имеющий п - число входов, каждый из которых соединен с соответствующим выходом коммутатора, дифференциатор 6 регистратор 6, входную клемму 8, выходную клемму 9. Коммутатор 4 устройства содержит элементы И 10 и триг геры 11, соединенные логически, узел 6 дифференцирования в виде НЧ, фильт 12 и дифференцирующая цепь 13. Примеры конкретного выполнения отдельных узлов предлагаемого.измерителя: формирователь - ключевой элемент . делитель частоты - счетчик импульсов состоящий из логического соединения триггеров} синхронизатор - логически 8 узел управления, коммутатор - логическое соединение триггеров и элементов И; сумматор уровней - устройство логического сложения амплитуд импульсов, узел дифференцирования - НЧ фильтр и дифференцирующая цепь. Измеритель работает следующим образом. В исходном состоянии, после включения напряжения питания, триггеры 11 установлены в нулевое состояние, на выходе синхронизатора 3, связанном с управляющим входом коммутатора 4, имеется логический О. Элементы И 10 закрыты для прохождения сигнала с выхода делителя 2 частоты на S - входы триггеров 11. Делитель 2 частоты, с произвольным коэффициентом деления, позволяет выбирать необходимое для восстановления динамической характеристики число точек отсчета, формирователь 1 формирует импульсы прямоугольной формы из сигнала, поступающего на входную клемму В измерителя. В момент t синхронизатор 3 скачкоо азно изменяет величину управляющег сигнала на входе источника исследуемой частоты. Перепаду входного воздействия соответствует два значения исследуемых частот: нижнему уровню f , верхнему уровню - f . Одновременно, сигналом с выхода синхронизатора 3, открывается первый элемент И 10 и запускается развертка осциллографа (регулятор 7). Положительным фронтом первого импульса с выхода делителя 2 частоты первый триггер 11 перебрасывается в единичное состояние и открывает второй элемент И 10. Положительным фронтом второго импульса с выхода делителя 2 частоты перебрасывается в единичное состояние через открытый второй элемент И 10, второй триггер 11 и т.д. При этом перебросившиеся в единичное состояние триггеры 11 в дальнейшем своего состояния не меняют до появления внешней команды Сброс. Перепады напряжения с выходов коммутатора 4 подаются на входы сумматора 5 уровней, осуществляется операция логического сложения уровней. Каждое скачкообразное приращение уровня имеет строго регламентированную величину Ле. Огибающая полученной ступенчатой функции r(t) вьщеляется НЧ фильтром 12 и представляет собой закон измене58ния фазового угла vp(t) исследуемой частоть на участке переходного проце са. Приращение фазы за один период равно 2Tt , а каждый новый период отм чается скачкообразным приращением уровня на величину Д е, следователь приращение уровня соответствуе приращению фазового угла на 2ТС , При достаточном количестве триггеров 11 в коммутаторе 4, операция выделени огибающей сигнала r(t) с помощью НЧ фильтра 12 легко осуществима. Полученная на выходе фильтра 12 функция Ф (t) дифференцируется с помощью дифференцирующей цепи 13, в результате чего на ее выходе появляет ся, функция f(t), представляющая собой закон изменении частоты во времени на участке установления частоты, т.е. переходную динамическую характеристику. Функция f(t) высвечивается на экра не осциллографа 7, развертка которого запускается сигналом управления с Выхода синхронизатора 3, одновременно с началом переходного процесса. Таким образом, предлагаемый измеритель позволяет значительно снизить время измерения динамических характеристик установления частоты, позволяет снимать их в одном цикле измерения, а не в результате проведения нескольких циклов, как делается в известных устройствах. 2 Использование измерителя в производстве частотных измерительных преобразователей позволяет сократить время контроля, что особенно важно в условиях серийного и крупносерийного производства. Формула изобретения Измеритель динамических характеристик, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов и делитель частоты, а также последовательно соединенные синхронизатор и регистратор, причем вход формирователя импульсов подключен к входу измерителя динамических характеристик, к выходу которого подключен второй выход синхронизатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия измерителя, в него введены последовательно соединенные коммутатор, сумматор и дифференциатор, причем выход делителя частоты подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого подсоединен к первому выходу синхронизатора, а выход дифференциатора - к второму входу регистратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 608260, кл. G 0 F 10/04, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2479291/18-21, л. Н 03 К 13/20,25.04,77 (прототип).